Главная > Разное > Биология и квантовая механика
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

ГЛАВА IV. КЛЕТОЧНЫЕ МЕМБРАНЫ

§ 11. Поверхность клетки

Основной единицей любой живой ткани является клетка. Каждая клетка имеет внешнюю оболочку, отделяющую внутреннее содержание клетки от внешней среды. Эта оболочка состоит из нескольких слоев. Внутренний слой, непосредственно примыкающий к цитоплазме клетки, называется цитоплазматической мембраной. Цитоплазматическая мембрана играет наиболее активную роль в жизнедеятельности клетки.

Клетки многих организмов — зеленых растений, водорослей, грибов и большинства бактерий — снаружи цитоплазматической мембраны имеют клеточную жесткую стенку из целлюлозы, состоящей из полисахаридов и полимеров аминокислот. Основная функция жесткой поверхности клетки — предохранение содержимого клетки от механических воздействий. Поверх жесткой оболочки этих клеток находится внешняя поверхность клетки, имеющая фибриллярную структуру и содержащая большое количество различного типа рецепторов, с помощью которых клетка общается с внешним миром.

В лаборатории Габора в Канаде разработаны методы растворения целлюлозной оболочки растительных клеток с помощью специального фермента — целлюлазы. Клетки, лишенные целлюлозной оболочки, получили название протопластов. Такие оголенные клетки более доступны для внешних воздействий.

Клетки животных не имеют твердых оболочек. Однако и у них поверх цитоплазматической мембраны находится внешняя мембрана, имеющая фибриллярную структуру и содержащая большое число рецепторов.

Только в 50-е годы XX ст., после разработки методов электронной микроскопии и техники изготовления ультратонких срезов клеток, удалось выяснить основные черты строения различных клеточных и внутриклеточных мембран.

Для изготовления микрофотографий с помощью просвечивающего электронного микроскопа нужны тончайшие (десятые и сотые доли миллиметра) ровные слои препаратов. Такие тонкие слои вырезаются из замороженной суспензии клеток в воде. В других случаях ткань заливается полимеризующимся раствором или парафином и после его застывания на специальном аппарате «микротоме» из полученной твердой мессы вырезают (строгают) тончайшие пленки - стружки.. В качестве режущего инструмента используют свежий скол стекла или алмазные ножи.

В состав мембран входят только атомы легких элементов, имеющие сравнительно рыхлые электронные оболочки. Их положение плохо проявляется на электронных микрофотографиях. Поэтому тонкие срезы тканей «окрашивают» атомами тяжелых металлов (например, уранилацетатом, парами платины и т. д.), имеющих плотные электронные оболочки. Микрофотографии приготовленных таким образом срезов дают картину пространственного распределения тяжелых атомов в срезе. Предполагается, что распределение тяжелых атомов отражает структуру тонкого сечения клеточной мембраны. К сожалению, плоскость среза не всегда проходит через наиболее интересные участки поверхности клетки.

В конце 60-х годов были получены первые фотографии всей поверхности клетки с помощью растрового, или сканирующего, электронного микроскопа [53]. Растровый микроскоп дал уникальную возможность увидеть всю поверхность клетки целиком и исследовать отдельные ее участки. Можно получить изображения отдельных микроворсинок, складок и пузырьков. Весьма важно, что замедленная киносъемка с помощью растрового электронного микроскопа позволяет проследить за временными изменениями поверхности клетки.

Принцип действия растрового (сканирующего) микроскопа напоминает работу приемной телевизионной трубки и электронно-лучевой трубки телевизора. Очень узкий пучок электронов падает на исследуемый объект и последовательно обегает его поверхность. Интенсивность упругорассеянных и вторичных электронов от каждого участка поверхпости объекта зависит от ее состава и рельефа. Эти электроны преобразуются в электрический сигнал и после усиления в виде узкого пучка попадают на электронно-лучевую трубку. На флуоресцирующем экране этой трубки электронный луч, пробегая синхронно с лучем, падающим на объект, дает объемное, увеличенное в тысячи и десятки тысяч раз изображение поверхности объекта.

На внешней оболочке клетки расположено много микроворсинок, пузырьков и углублений, содержащих различного рода рецепторы и антигены, с помощью которых она специфически реагирует на внешние воздействия. Микроворсинки и другие рецепторы

Рис. 23. Некоторые углеводные молекулы — моносахариды, входящие в состав гликопротеидов внешних поверхностей клеточных мембран: а — D-глюкоза; б — D-галактоаа; в — D-маноза; г — L-фруктоза; в — сиаловая кислота.

внешней оболочки клетки, доступные для взаимодействия с другими клетками, являются гликопротеинами, т. е. углеводными цепями, связанными с белковыми цепями, или гликолипидами — углеводными цепями, ковалентно присоединенными к липидам (см. ниже).

В состав углеводных цепей этих сложных молекул входят глюкоза, галактоза, сиаловая кислота, фруктоза (рис. 23) и другие гетеросахариды. Гликопротеины мембран эритроцитов крови состоят на 60% из углеводов и на 40% из пептидов.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление